KR0143346B1 - Fabrication method of phase shift mask - Google Patents
Fabrication method of phase shift maskInfo
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Abstract
본 발명은 위상반전마스크 제조방법에 관한 것으로, 석영기판을 일정깊이 건식식각하여 제1홈을 형성하고 습식식각으로 제1홈에 언더컷을 형성하는 동시에 언더컷이 형성된 제2홈을 형성함으로서 노광공정시 크롬패턴이 보호막역할을 하여 홈의 측벽으로부터 유발되는 스캐터링현상을 방지함으로써 균일한 광 강도 프로파일을 갖추어 반도체기판에 균일한 선폭의 패턴을 형성할 수 있으며 감광막 전유물의 발생을 방지할 수 있게되어 반도체소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술이다.The present invention relates to a method of fabricating a phase inversion mask, wherein the quartz substrate is dry-etched to a certain depth to form a first groove, and a wet groove is used to form an undercut in the first groove and to form a second groove in which the undercut is formed. The chromium pattern acts as a protective film to prevent scattering from the sidewalls of the grooves, thus providing a uniform light intensity profile to form a pattern with a uniform line width on the semiconductor substrate. It is a technology that can improve the reliability of the device.
Description
제1a도 및 제1b도 그리고 제2a도 및 제2b도는 본 발명의 실시예로서 위상반전마스크 제조공정과 노광공정시 광 강도 프로파일을 도시한 상세도.1A and 1B and FIGS. 2A and 2B are detailed views showing light intensity profiles during a phase shift mask manufacturing process and an exposure process as an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11:석영기판 13:크롬패턴11: Quartz substrate 13: Chrome pattern
15:제1홈 17:제2홈15: first home 17: second home
19:광 강도 프로파일19: light intensity profile
본 발명은 위상반전마스크 (Phase Shift Mask) 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 미세패턴 형성시 균일한 선폭으로 형성할 수 있는 위상반전마스크를 제조하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a phase shift mask, and more particularly, to a technique of manufacturing a phase shift mask that can be formed with a uniform line width when forming a fine pattern of a semiconductor device.
종래에는 일반적으로 다수의 크롬패턴이 형성된 마스크를 사용하여 리소그래피 공정을 실시하였다. 그러나, 이러한 크롬패턴이 형성된 마스크를 사용할 경우, 투과하는 광은 인접패턴간에 서로 동위상이기 때문에 패턴 경계부에서 패턴이 정확하게 분리되기 못하여 감광막 현상후 다파인(define) 상태가 불량하게되어 레지스트 스컴(resist scum) 과 브릿지(bridge)가 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 위상반전저마스크를 사용하게 되었다.Conventionally, a lithography process is performed using a mask in which a plurality of chromium patterns are formed. However, in the case of using a mask having such a chromium pattern, the transmitted light is in phase with each other between adjacent patterns, so that the patterns cannot be accurately separated at the pattern boundary, resulting in a poor fine state after the photoresist development, resulting in a resist resist. scum) and a bridge are generated. In order to solve this problem, a phase shift mask is used.
상기 위상반전마스크는 투과하는 빛의 상호간섭작용을 이용하여 비노광지역의 중심부근에서 빛의 회절 및 간섭이 최소로 줄어들어 투과하는 영역에서 광 콘트라스를 상대적으로 증가시켜 해상력을 증가시키고, 공정마진을 개선한다.The phase inversion mask minimizes diffraction and interference of light in the central region of the non-exposed area by using the mutual interference action of the transmitted light to increase the resolution by increasing the light contrast relatively in the transmitted area, and increases the process margin. Improve.
한편, 위상반전마스크는 마스크의 구조형상에 따라 레벤슨형, 보조패턴 부착형 및 하프톤형 등으로 분류한다. 그리고, 이들은, 비교적 패턴의 구조에 따란 적용이 용이하고 공정개선의 효과가 크다, 그러나, 파장이 200 에서 300 nm 인 원자외 선 (Duv) 영역에서는 위상반전물질에 의한 에너지흡수계수가 증가하여 광투과율을 조절하기 어렵게 함으로써 위상반전효과를 감소시켜 반도체기판 상부에 균일한 선폭의 미세패턴을 형성할 수 없어 반도체소자의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.On the other hand, the phase inversion mask is classified into a Levenson type, an auxiliary pattern attachment type, a halftone type, and the like according to the structural shape of the mask. And, they are relatively easy to apply depending on the structure of the pattern and the effect of process improvement is great. However, in the ultraviolet (Duv) region having a wavelength of 200 to 300 nm, the energy absorption coefficient due to the phase inversion material is increased and the light is increased. By making it difficult to control the transmittance, there is a problem in that it is impossible to form a fine pattern having a uniform line width on the upper surface of the semiconductor substrate by reducing the phase inversion effect, thereby reducing the reliability of the semiconductor device.
따라서, 본 발명은 종래기술로 위상반전마스크를 형성하는 경우 원자외선영역에서 발생되는 문제점을 해결하기위하여, 석영기판을 식각하여 석영기판과 식각되지않은 석영기판의 두께차이를 이용한 위상반전효과를 이용하는 위상반전마스크 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention uses a phase inversion effect using a thickness difference between the quartz substrate and the unetched quartz substrate by etching the quartz substrate in order to solve the problem occurring in the far ultraviolet region when forming the phase inversion mask according to the prior art. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a phase inversion mask.
이상의 목적을 달성하기위해 본 발명에 따른 위상반전마스크 제조방법은, 석영기판의 상부에 크롬패턴을 이용한 마스크공정으로 상기 크롬패턴의 하부에 언더컷이 발생하도록 상기 석영기판을 식각하여 노광공정시 일정한 광 강도 프로파일을 갖을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하되, 상기 위상반전마스크는 석영기판 상부에 크롬막을 일정두께 증착하는 공정과, 상기 크롬막을 전자빔을 이용하여 식각함으로써 크롬패턴을 형성하는 공정과, 상기 크롬패턴을 마스크로하여 상기 석영기판의 일측을 일정깊이 건식식각함으로써 제1홈을 형상하는 공정과, 상기 크롬패턴을 마스크로하여 습식방법으로 상기 석영기판을 일정깊이 등방성식각함으로써 상기 석영기판의 타측에 제2홈을 형성하는 동시에 상기 제1홈과 제2홈에 언더컷을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a phase inversion mask according to the present invention includes a mask process using a chromium pattern on an upper portion of a quartz substrate to etch the quartz substrate so that an undercut is generated under the chromium pattern. Characterized in that it has a strength profile, the phase inversion mask is a process of depositing a chromium film on a quartz substrate a predetermined thickness, forming a chromium pattern by etching the chromium film using an electron beam, and the chromium pattern Forming a first groove by dry-etching one side of the quartz substrate using a mask as a mask, and isotropically etching the quartz substrate by a predetermined depth by a wet method using the chrome pattern as a mask. Forming a groove and simultaneously forming an undercut in the first groove and the second groove. And it characterized in that.
이하, 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1a도 및 제1b도 그리고 제2a도 및 제2b도는 본 발명의 실시예로서 위상반전마스크 제조공정 및 광 강도 프로파일을 도시한 상세도이다.1A and 1B and FIGS. 2A and 2B are detailed views showing a phase inversion mask manufacturing process and a light intensity profile as an embodiment of the present invention.
제1a도는 석영기판(11)의 예정된 부분이 식각되어 제1홈(15)이 형성된 석영기판(11) 상부에 크롬패턴(13)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating that the chrome pattern 13 is formed on the quartz substrate 11 on which the predetermined portion of the quartz substrate 11 is etched to form the first groove 15.
제1a도를 참조하면, 석영기판(11) 상부에 크롬막을 증착하고 전자빔을 이용한 노광 및 현상공정으로 크롬막을 식각하여 석영기판(11)의 예정된 부분을 노출시키는 크롬패턴(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a chromium pattern 13 is formed on the quartz substrate 11 to expose a predetermined portion of the quartz substrate 11 by etching the chromium film by an exposure and development process using an electron beam.
이때, 크롬막의 두께는 800 내지 1200 Å 으로 한다.At this time, the thickness of a chromium film shall be 800-1200 GPa.
그 다음에, 상기 크롬패턴(13)을 마스크로하여 석영기판(11)의 일측만을 이방성식각하여 제1홈(15)을 형성한다.Thereafter, only one side of the quartz substrate 11 is anisotropically etched using the chrome pattern 13 as a mask to form the first groove 15.
이때, 이방성식각은 불소플라즈마를 이용하여 건식식각한 것이다. 그리고, 상기 형성된 제1홈(15)의 깊이는 λ / 2 (n -1) (λ : 노광파장, n : 석영기판의 굴절융)로 하되, 본 실시예에서는 2750 Å 으로 한다. 그래서, 제1홈(15)의 깊이는 식각된 석영기판(11)의 깊이 2750 Å 과 크롬패턴(13)의 두께 약 1000 Å 정도를 합하여 3750 Å 이 된다. 그러나, 이러한 상태에서 노광공정을 실시하면, 제1홈(15)의 측벽으로부터 스캐터링현상이 유발하여 홈이 형성되지않은 부분과의 광 강도의 차이를 발생시킨다. 따라서, 이를 이용하여 반도체기판 상부에 패턴을 형성하는 경우 광 강도차이에 의해 패턴의 선폭크기가 서로 다르게 되고, 감광막 잔유물을 유지시키는 문제점이 발생하기도 한다.At this time, the anisotropic etching is dry etching using fluorine plasma. The depth of the formed first groove 15 is λ / 2 (n −1) (λ: exposure wavelength, n: refraction melting of a quartz substrate), and in this embodiment, it is 2750 750. Thus, the depth of the first groove 15 is 3750 mm by adding about 2750 mm deep of the etched quartz substrate 11 and about 1000 mm thick of the chrome pattern 13. However, when the exposure process is performed in this state, scattering occurs from the sidewall of the first groove 15 to cause a difference in light intensity from the portion where the groove is not formed. Therefore, when the pattern is formed on the semiconductor substrate by using the same, the line widths of the patterns may be different from each other due to the difference in light intensity, and there may be a problem of maintaining the photoresist residue.
제1b도는 제1a도 상태의 마스크를 이용하여 광을 투과하였을때의 광 강도 프로파일(19)을 도시한 상세도로서, 석영기판(11)이 식각하여 제1홈(15)이 형성된 부분에서 광 강도가 석영기판(11)이 식각되지않은 부분의 광 강도보다 작게 형성된 것을 도시한다. 여기서, 점선은 이상적인 광 강도 프로파일을 도시한다.FIG. 1B is a detailed view showing a light intensity profile 19 when light is transmitted using a mask in the state of FIG. 1A. FIG. 1B shows light in a portion where the first substrate 15 is formed by etching the quartz substrate 11. It is shown that the intensity is smaller than the light intensity of the portion where the quartz substrate 11 is not etched. Here, the dotted line shows the ideal light intensity profile.
제2a도는 제1a도의 공정후에 상기 크롬패턴(13)을 마스크로하여 제1홈(15)을 더 깊게 형성하고 제2홈(7)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.FIG. 2A is a cross-sectional view showing that the first groove 15 is deeper and the second groove 7 is formed using the chrome pattern 13 as a mask after the process of FIG. 1A.
제2a도를 참조하면, 상기 크롬패턴(13)을 마스크로하여 습식방법으로 Δdx 만큼 식각함으로써 더 깊어진 제1홈(15)을 형성하는 동시에 상기 크롬패턴(13)으로 인하여 노출된 석영기판(11)의 타측을 식각하여 제2홈(7)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, the quartz substrate 11 exposed by the chrome pattern 13 is formed by forming the first groove 15 deeper by etching by Δdx by a wet method using the chrome pattern 13 as a mask. Etching the other side of the) to form a second groove (7).
이때, 상기 습식방법은 크롬패턴(13)을 마스크로하여 순수한 물과의 혼합비가 9 : 1 인 비.오.이. (bOE : bufferde Oxide Etchant, 이하에서 bOE 라 함) 용액을 이용하여 석영기판(11)을 800 내지 1200 Å 식각한 것이다.At this time, in the wet method, the mixing ratio of pure water with the chrome pattern 13 as a mask is 9: 1 B. O. E. (bOE: bufferde Oxide Etchant, hereinafter referred to as bOE) A quartz substrate 11 was etched using 800 to 1200 Å by using a solution.
따라서, 제1홈(15)과 제2홈(7)에 크롬패턴(13)을 보호막으로 하는 언더컷(under cut) 이 형성되는 등방성 프로파일이 형성된다.Accordingly, an isotropic profile is formed in the first groove 15 and the second groove 7 in which an under cut having the chrome pattern 13 as a protective film is formed.
여기서, 언더컷의 폭은 광학파라메터와 형성하려는 선폭의 크기 그리고 촛점 변화량을 고려하여 결정한다. 그리고, 상기 언더컷은, 노광공정시 크롬패턴(13)이 석영기판(11)의 측벽으로부터 스캐터링되는 빛을 막아줌으로써 광강도를 증가시켜 인접하는 광강도와의 차이를 없게 한다.Here, the width of the undercut is determined in consideration of the optical parameters, the size of the line width to be formed, and the amount of focus change. In addition, the undercut increases the light intensity by preventing the chromium pattern 13 from scattering light from the sidewall of the quartz substrate 11 during the exposure process so that there is no difference between adjacent light intensities.
또한, 습식방법은 식각물질과 형성하는 선폭크기를 고려하여 bOE 용액을 7 : 1, 9 : 1, 50 : 1 또는 100 : 1 로 순수한 물과 혼합시켜 실시한다.In addition, the wet method is performed by mixing the bOE solution with 7: 1, 9: 1, 50: 1 or 100: 1 pure water in consideration of the etching material and the line width formed.
본 발명의 실시예는 0.50 Na (Numerical aperture) 그리고 코히런스 팩터 (coherence factor) 가 0.55 를 갖는 KrF 엑시머 스테퍼 (excimer stepper)를 사용하여 0.35 μm 의 라인 및 스페이스 패턴구조를 형성할 수 있도록 노광마스크인 위상반전마스크를 형성할 수 있도록 최적화한 것이다.An embodiment of the present invention is an exposure mask to form a 0.35 μm line and space pattern structure using KrF excimer stepper having a 0.50 Na (Numerical aperture) and a coherence factor of 0.55. It is optimized to form a phase inversion mask.
제2b도는 제2a도 공정후에 광을 투과시키는 노광공정시의 광 강도 프로파일을 동시한 상세도로서, 제1홈(15)과 제2홈(17)이 형성된 부분의 광강도가 동일함을 도시하며 점선, 즉 이상적인 광 강도 프로파일과 거의 일치함을 알 수 있다.FIG. 2B is a detailed view simultaneously showing the light intensity profile during the exposure process that transmits light after the FIG. 2A process, showing that the light intensity of the portion where the first groove 15 and the second groove 17 are formed is the same. And the dashed line, i.e., almost coincides with the ideal light intensity profile.
여기서, 광강도는 투영렌즈의 Na 및 코히런스 팩터(coherence factor) 등의 광학파라메타와 형성하려는 선폭의 크기 그리고 촛점변화량에 따라서 등방성식각되어져야할 폭, 즉 언더컷의 폭이 결정되져야 결정할 수 있다.In this case, the light intensity can be determined by determining the width of the undercut, that is, the width of the undercut, according to the optical parameters such as Na and the coherence factor of the projection lens, the size of the line width to be formed, and the amount of focus change. .
상기한 본 발명에 의하면, 식각된 석영기판의 식각면에 의한 빛의 스캐터링 현상을 줄이므로써 안정되고 균일한 광강도분포를 얻을 수 있고, 동일한 광강도분포에 의한 균일한 선폭크기가 얻어지고, 안정된 공정제어가 가능하고 동시에 감광막 잔유물의 발생을 방지할 수 있어 반도체소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, stable and uniform light intensity distribution can be obtained by reducing the scattering phenomenon of light by the etched surface of the etched quartz substrate, and a uniform line width is obtained by the same light intensity distribution. In addition, stable process control is possible, and at the same time, generation of photoresist residues can be prevented, thereby improving reliability of the semiconductor device.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019940024225A KR0143346B1 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Fabrication method of phase shift mask |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019940024225A KR0143346B1 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Fabrication method of phase shift mask |
Publications (1)
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KR0143346B1 true KR0143346B1 (en) | 1998-08-17 |
Family
ID=19393514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1019940024225A KR0143346B1 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Fabrication method of phase shift mask |
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Country | Link |
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KR (1) | KR0143346B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100624435B1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-09-15 | 삼성전자주식회사 | Method of etching semiconductor substrate |
-
1994
- 1994-09-26 KR KR1019940024225A patent/KR0143346B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100624435B1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-09-15 | 삼성전자주식회사 | Method of etching semiconductor substrate |
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